森林生态系统健康及其评估监测

介绍了森林生态系统健康的概念及其内涵 ,并主要从管理目标途径、生态系统途径和综合途径等方面对森林生态系统健康进行了探讨 ,分析了已有的森林生态系统健康评估的思想和方法 .生态指示者的广泛应用是目前森林生态系统健康评估监测的主要手段 .此外 ,文中还综合介绍了森林生态系统健康评估方法 ,特别是详细介绍了EMAP和FHM等研究计划 ,以期对我国目前的森林生态系统健康研究有所借鉴     

森林生态系统健康评估I．模式、计算方法和指标体系

生态系统健康评估是21世纪生态系统学研究的主要内容和迫切任务之一．简单实用的生态系统健康评估理论和方法需要可操作性的概念和一个全面、简明、易操作且规范化的指标体系,它们是进行生态系统健康评估的基础．以阔叶红松林生态系统为例,从对森林生态系统健康的理解和评价出发。通过引入模式生态系统集的思想,提出了对森林生态系统健康理解的独创看法,并以此提出生态系统健康评估的新方法——健康距离(HD)法,并推导出计算公式．同时,针对阔叶红松林生态系统的系统特征和面临的各种具体健康问题,提出了基于自然-经济-社会复合生态系统属性的阔叶红松林生态系统健康评估指标体系,并具体到各度量指标,为下一步的健康评估打下基础．     

森林生态系统健康评估Ⅰ.模式、计算方法和指标体系

生态系统健康评估是21世纪生态系统学研究的主要内容和迫切任务之一.简单实用的生态系统健康评估理论和方法需要可操作性的概念和一个全面、简明、易操作且规范化的指标体系,它们是进行生态系统健康评估的基础.以阔叶红松林生态系统为例,从对森林生态系统健康的理解和评价出发,通过引入模式生态系统集的思想,提出了对森林生态系统健康理解的独创看法,并以此提出生态系统健康评估的新方法--健康距离(HD)法,并推导出计算公式.同时,针对阔叶红松林生态系统的系统特征和面临的各种具体健康问题,提出了基于自然-经济-社会复合生态系统属性的阔叶红松林生态系统健康评估指标体系,并具体到各度量指标,为下一步的健康评估打下基础.     

陆地生态系统卤甲烷释放特点及其生态意义

大气卤甲烷与平流层臭氧破坏密切相关,并参与光化学反应,还具有一定的．温室效应和污染毒害作用。研究发现：(1)大气CH3Cl和CH3Br存在巨大的未知源,它们的已知源分别仅占已知汇的大约1／2～2／3和60％。而CH3I的源和汇还都不确切;(2)陆地生态系统有可能是最大的卤甲烷自然释放源;(3)生物合成和土壤非生物生产是陆地生态系统卤甲烷生产的两个主要途径;(4)沿海湿地、水稻田、热带森林等陆地生态系统是卤甲烷主要释放源;(5)陆地生态系统卤甲烷的自然释放可能在生物竞争、生物代谢和大气环境污染方面具有重要的生态意义;(6)随着大气卤甲烷人为释放源的控制,其自然释放源的相对重要性将更加突出。提出了当前陆地生态系统卤甲烷释放研究的重点方向以及我国开展相关研究的重要意义。     

基于森林资源清查资料的生物量估算模式及其发展趋势

基于森林资源清查资料的森林生物量估算是在景观、区域甚至全球尺度上评估森林碳收支的重要手段。且在陆地生态系统碳循环和全球变化研究中起着十分重要的作用．对3种常见的基于森林资源清查资料估算生物量的方法及其不足进行较为系统概述的基础上,指出了其未来的研究方向：1)综合考虑森林生物学因素与非生物学因素对森林生物量的影响,特别是蓄积量和林龄,以及气候因子在估算生物量中的作用;2)明确森林总生物量与活立木生物量的关系;3)建立基于森林资源清查资料的遥感驱动生物量估算模型,为森林生物量的准确估算提供方法和依据．     

大尺度陆地生态系统科学研究的理论基础及其技术体系之探讨

大尺度的陆地生态系统科学研究是在生物多样性保护、应对全球气候变化、区域生态环境治理及全球社会经济可持续发展的科技需求背景下应运而生的生态学及生态系统科学前沿领域,并在我国的生态文明建设社会实践中快速发展。本文在系统论述大尺度陆地生态系统科学研究的科技使命基础上,重点梳理和探讨了区域及大陆尺度的生态系统科学研究理论基础和方法学问题,进而基于宏生态系统生态学理论,新提出了宏观生态系统科学的基础理论、科学概念及其研究方法体系的逻辑框架。本文重点探讨了: 1) 基于生态系统的系统学特性,发展多维视角的“生态系统科学概念网络体系”;2) 基于生态系统整体性和涌现性理论,发展“生态系统状态变化分析理论体系”;3) 基于生态系统属性及状态概念,发展生态系统结构-过程-功能-服务级联关系的“整合研究方法学理论体系”的学科内涵及应用问题,进而论述了发展区域及大陆尺度宏观生态系统科学研究的方法体系,提出构建新一代大陆尺度生态系统观测研究实验网络,完善“联网观测-联网实验-数值模拟-知识融合”四位一体的科学研究技术体系的必要性。     

中国森林健康生态风险评价

我国森林每年都在遭受诸如过度砍伐、火灾、病虫鼠害、酸雨、气象灾害等各种形式的干扰．这些干扰对我国森林生态系统的健康状况造成很大的威胁．因此,如何有效地管理我国的森林资源,特别是对森林的生态风险管理,提高森林生态系统抵御风险的能力,是森林生态系统健康研究和森林可持续管理的首要任务之一．森林健康生态风险评价是描述和评价人为活动、自然灾害和环境污染等胁迫因子对森林生态系统结构和功能、森林生态系统的健康状况产生不利影响的可能性和危害程度的评估,是森林资源管理的一个重要环节．以我国森林生态系统为例,探讨森林健康生态风险评价的研究方法,并以森林火灾、病虫害和酸雨为生态风险源,运用生态风险评价方法,分析了这些风险源对森林健康的主要危害,对我国森林健康的风险进行了综合评价,并提出不同森林风险区的管理策略．     

土壤水分时间稳定性研究进展

土壤水分是陆地生态系统中不可或缺的组成部分,在地表水文过程中起着关键作用,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程,是陆地生态系统健康运行的关键。以土壤水分时间稳定性概念为主线,从时间稳定性概念、研究方法、应用和影响因素等方面,系统阐述了土壤水分时间稳定性近年来的研究进展,探讨了代表性测点的选取标准以及土壤水分时间稳定性的影响因素。结合目前的研究进展,提出了未来的研究重点:加强多因素综合作用对土壤水分时间稳定性的研究;结合"3S"技术、计算机模拟和野外实测来研究时间稳定性的尺度问题;如何高效选择代表性测点;探讨时间稳定性概念在植被恢复区和气候敏感区的研究与应用。     

陆地生态系统可溶性有机氮研究进展

可溶性有机氮(dissolved organic nitrogen DON)的流动是陆地生态系统氮循环的重要组成部分。本文就陆地生态系统DON的来源、组成、性质;森林生态系统DON的流动、季节动态以及DON在氮循环中的地位等方面作了概括和探讨。今后的陆地生态系统DON的研究应该集中在以下几个方面：确定陆地生态系统中DON的各分室DON的浓度、流量;DON的源与汇问题;量化不同生态系统中DON库的大小和组成;研究DON在氮的矿化、微生物的固持、以及植物吸收等氮循环过程中的地位;对比研究DON与DOC(dissolved organic carbon)的动态差别;探讨DON与植物营养和碳积累的关系等。     

基于GIS和遥感技术的生态系统服务价值评估研究进展

生态系统服务价值评估是当前生态系统管理领域研究的热点,密切联系着人类的生活福祉.本文系统综述了基于地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术的生态系统服务价值评估的研究进展,归纳为以下3个特征：生态经济学理论作为价值定量计算的核心方法被普遍采纳;GIS和RS在数据获取、时空分析和集成平台方面发挥着关键作用;运用生态系统服务功能机理模型模拟自然现象与人类活动之间的关系.根据目前该领域的研究现状及不足,提出了可扩展、分布式的集成研究框架--“生产线”框架,探讨了GIS和RS技术与生态系统服务价值评估集成研究的未来发展趋势.     

中国森林生态系统服务功能及其价值评价

针对我国森林生态系统服务功能及其价值评估相对滞后的局面,提出尽快开展我国森林生态系统服务功能及其价值评估的研究工作.首先,在我国森林生态系统类型划分的基础上,研究不同森林生态类型(包括人工和半人工森林生态类型)的服务功能,将我国各类森林总体服务功能划分为林木产品、林副产品、森林游憩、涵养水源、固碳释氧、养分循环、净化环境、土壤保持和维持生物多样性八大类型.其次,在Costanza等提出的全球生态系统服务功能评价指标的基础上,结合我国森林生态系统的特点,针对不同的森林生态系统类型,分别提出和建构一系列可用于我国不同类型森林生态系统价值评估指标体系.利用该指标体系估算出我国森林生态系统服务功能的总价值为30601.20×10⁸元,其中直接经济价值和间接经济价值分别为1920.23×10⁸和28680.97×10⁸元,间接经济价值是直接经济价值的14.94倍.该研究的目的在于尽快将自然资源和环境因素纳入国民经济核算体系而最终为实现绿色GDP提供基础,为实现可持续发展和生态环境保护提供科学依据.     

模拟大气氮沉降对中国森林生态系统影响的研究进展

人类活动加剧了活性氮的生产和排放,并导致氮沉降日益增加并全球化。目前,人类活动对全球氮循环的干扰已经超出了地球系统安全运行的界限。中国已成为全球氮沉降的高发区域,高氮沉降已经威胁到生态系统的健康和安全,并成为生态文明建设过程中亟待理清和解决的热点问题。对国际上和中国森林生态系统模拟氮沉降研究的概况进行了综述,并从生物学和非生物学两大过程重点阐述模拟氮沉降增加对中国主要森林生态系统影响的研究进展。中国自2000年以后才开始重视大气氮沉降产生的生态环境问题,中国科学院华南植物园在国内森林生态系统模拟氮沉降试验研究上做出了开创性的贡献。模拟氮沉降研究表明,持续高氮输入将会显著改变森林生态系统的结构和功能,并威胁生态系统的健康发展,特别是处于氮沉降热点区域的中国中南部。森林生态系统的氮沉降效应依赖于系统的氮状态、土地利用历史、气候特征、林型和林龄等。最后,对未来的研究提出了一些建议,包括加强长期跟踪研究和不同气候带站点之间的联网研究,特别是在森林生态系统对长期氮沉降响应与适应的过程机制、地下碳氮吸存潜力研究、以及与其他全球变化因子的耦合研究等方面,以期为森林生态系统的可持续发展提供理论基础和管理依据。     

大尺度陆地生态系统动态变化与空间变异的过程模型及模拟系统

当代生态系统科学研究更加关注区域生态环境及生态系统状态变化的监测、评估、预测、预警及生态环境可持续管理。在深入理解陆地生态系统的要素、过程、功能、格局及其相互作用机理基础上,发展生态系统定量化描述方法和数值模拟技术,集成构建大陆尺度的“多过程耦合-多技术集成-多目标应用”的陆地生态系统数值模拟器已成为生态系统与全球变化及其资源、环境和灾害效应科学研究的重要科技任务。本研究围绕宏观生态系统模拟分析方法问题,在回顾陆地生态系统模型研究现状和发展趋势的基础上,深入讨论开发大尺度陆地生态系统动态变化和空间变异及其资源环境效应模拟系统的理念,以及模拟系统的功能定位、结构设计等基本问题,为构造中国陆地生态系统数值模拟器提供参考。     

木材腐朽菌在森林生态系统中的功能

木材腐朽菌是森林生态系统的重要组成部分,在森林生态系统中起着极为重要的降解还原作用,主要包括担子菌门非褶菌目、子囊菌门盘菌纲和半知菌类的部分真菌,能全部或部分降解木材中的木质素、纤维素和半纤维素,其降解机制有3种：白色腐朽、褐色腐朽和软腐朽．木材腐朽菌与生态系统中其它生物关系密切,为很多昆虫、鸟类提供营养,有些昆虫也能使木腐菌得到传播．保护木材腐朽菌的生物多样性是保护森林生态系统、维护生态系统健康的重要因素．     

Trait‐based ecology of terrestrial arthropods

In focusing on how organisms' generalizable functional properties (traits) interact mechanistically with environments across spatial scales and levels of biological organization, trait‐based approaches provide a powerful framework for attaining synthesis, generality and prediction. Trait‐based research has considerably improved understanding of the assembly, structure and functioning of plant communities. Further advances in ecology may be achieved by exploring the trait–environment relationships of non‐sessile, heterotrophic organisms such as terrestrial arthropods, which are geographically ubiquitous, ecologically diverse, and often important functional components of ecosystems. Trait‐based studies and trait databases have recently been compiled for groups such as ants, bees, beetles, butterflies, spiders and many others; however, the explicit justification, conceptual framework, and primary‐evidence base for the burgeoning field of ‘terrestrial arthropod trait‐based ecology’ have not been well established. Consequently, there is some confusion over the scope and relevance of this field, as well as a tendency for studies to overlook important assumptions of the trait‐based approach. Here we aim to provide a broad and accessible overview of the trait‐based ecology of terrestrial arthropods. We first define and illustrate foundational concepts in trait‐based ecology with respect to terrestrial arthropods, and justify the application of trait‐based approaches to the study of their ecology. Next, we review studies in community ecology where trait‐based approaches have been used to elucidate how assembly processes for terrestrial arthropod communities are influenced by niche filtering along environmental gradients (e.g. climatic, structural, and land‐use gradients) and by abiotic and biotic disturbances (e.g. fire, floods, and biological invasions). We also review studies in ecosystem ecology where trait‐based approaches have been used to investigate biodiversity–ecosystem function relationships: how the functional diversity of arthropod communities relates to a host of ecosystem functions and services that they mediate, such as decomposition, pollination and predation. We then suggest how future work can address fundamental assumptions and limitations by investigating trait functionality and the effects of intraspecific variation, assessing the potential for sampling methods to bias the traits and trait values observed, and enhancing the quality and consolidation of trait information in databases. A roadmap to guide observational trait‐based studies is also presented. Lastly, we highlight new areas where trait‐based studies on terrestrial arthropods are well positioned to advance ecological understanding and application. These include examining the roles of competitive, non‐competitive and (multi‐)trophic interactions in shaping coexistence, and macro‐scaling trait–environment relationships to explain and predict patterns in biodiversity and ecosystem functions across space and time. We hope this review will spur and guide future applications of the trait‐based framework to advance ecological insights from the most diverse eukaryotic organisms on Earth.     

亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究基地(BEF-China)研究进展

生物多样性与生态系统功能的关系(BEF)及其内在机制是当前生物多样性研究领域的热点问题。长期以来,以草地生态系统为主的BEF研究积累了大量研究成果,而基于森林生态系统的相关研究则相对较少。亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究基地(BEF-China)是目前包含树种最多、涉及多样性水平最高的大型森林控制实验样地。该文总结了基于BEF-China平台的研究进展,特别是生物多样性对生态系统生产力、养分循环以及多营养级相互作用关系等方面的影响,并提出了未来BEF-China的研究应注重高通量测序和遥感等新兴技术的应用,在生物多样性的多维度、生态系统的多种组分与多种功能以及BEF研究的多种尺度等交叉方向上持续开展深入研究。针对BEF-China研究成果的梳理有助于理解驱动亚热带森林生物多样性与生态系统功能关系的内在机理,为生物多样性保护和生态修复提供科学依据。     

森林干扰生态研究

陆地上80％的生态系统都已受到了来自人类和自然的各种干扰,森林生态系统也不例外．在各种干扰作用下,尤其是人类不合理的干扰导致世界范围内的森林退化／衰退已成为一个十分严峻的事实,因此,以维持、恢复森林生态系统固有的多种功能为基础,实现高效、稳定、可持续就成为经营森林生态系统的总目标．随着干扰的加剧,近年来生态学界更加关注的是“受干扰”生态系统的研究．干扰对森林生态系统主要生态过程的影响以及森林生态系统对干扰的响应等问题,已成为森林生态研究领域的国际前沿与热点．因此,系统地研究干扰条件下森林生态系统的生态过程,并在此基础上确立干扰森林的经营理论与技术,对中国天然林资源保护等林业工程实施及国家生态安全建设具有重要的科学和现实意义．本文在广泛收集国内外有关森林干扰研究结果的基础上,总结了森林干扰的基本概念,分析了干扰与森林经营的关系,探讨了森林干扰研究领域所涉及的内容和关注的基础问题,提出了森林干扰生态研究的主要内容与方向,对今后干扰森林生态研究和中国天然林保护等林业工程建设具有参考价值．     

气候变化对森林演替的影响

森林演替是森林生态动力源驱动下森林再生的生态学过程,自20世纪初建立群落演替理论以来,演替研究成为生态学研究中的热点．客观准确地认识森林演替规律,研究森林演替动力学机理及其模型,是科学管理森林生态系统的需要;对于天然林保护工程与森林植被的恢复重建,具有重要的理论与实际意义．干扰是森林循环的驱动力,导致森林生态系统时空异质性,是更新格局和生态学过程的主要影响因素．它可改变资源的有效性,干扰导致的林隙是森林循环的起点．回顾了目前演替研究的几种方法,即马尔科夫模型、林窗模型(GAP)、陆地生物圈模型(BIOME)和非线性演替模式．介绍了气候变化对森林演替的影响;并在已有成果的基础上,提出了目前研究存在的问题及未来的发展方向．     

Forest ecosystem inventory and monitoring as a framework for terrestrial natural renewable resource survey programmes

ABSTRACT

The established practice of forest ecosystem inventory and monitoring is recognised as a main support for terrestrial natural renewable resource survey programmes. Inventory and monitoring programmes focused on an overall assessment of ecosystem attributes evolving into global environmental survey programmes have been devised, but implementation is still quite contradictory. The state-of-the-art is discussed here, with special reference to the European Union and Italy. Topical issues are reviewed, with selective concern to: remote sensing capability, probability sampling, forest type (habitat) classification and landscape ecology, sustainable management indicators. Benefits brought by information technology are highlighted. Its development and the implementation of approaches based on a sound “per habitat” landscape ecological perspective will bring unique benefits, thus leading to an effective integration among sector surveys aimed at global environmental inventory/monitoring.